嫦娥三號:雨海北部具有多期年輕熔巖流

2013年實施的嫦娥三號任務(wù)實現(xiàn)我國首次月球軟著陸，并開展巡視探測。目前，嫦娥三號已落月2453天，現(xiàn)處于“退役”狀態(tài)（長管階段），著陸器部分科學(xué)載荷仍在工作。

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）袁悅鋒博士后、朱培民教授和肖龍教授，聯(lián)合長江大學(xué)、寧波財經(jīng)大學(xué)等合作者，通過分析嫦娥三號低頻雷達(dá)淺層數(shù)據(jù)，推測出月球雨海北部年輕的愛拉托遜紀(jì)熔巖流具有多期性，并對一些構(gòu)造演化提供了新的約束。該研究成果近期發(fā)表在國際期刊《地球物理研究快報》。

先前研究認(rèn)為，雨海北部年輕的愛拉托遜紀(jì)月海物質(zhì)（Em）僅僅由一期厚熔巖流形成。近些年，通過攝影測量、隕石坑大小頻率分布以及隕石坑穿透深度等方法，發(fā)現(xiàn)雨海北部Em厚度變化較大，推測在某些區(qū)域可能存在不可見的熔巖流。此外，Robinson等人也發(fā)現(xiàn)月海噴發(fā)物通常產(chǎn)生一系列10米厚的熔巖流，而不是數(shù)十米到數(shù)百米厚。前期測月雷達(dá)研究中，由于受到通道一數(shù)據(jù)質(zhì)量和通道二探測深度的限制，月壤所覆蓋的淺層Em結(jié)構(gòu)沒有得到很好的約束。

本研究對LPR通道一的淺層數(shù)據(jù)進(jìn)行重新處理，在10-40米的深度范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了水平向的連續(xù)性強能量反射（圖1a），與50多米深的雨海紀(jì)頂層反射較為類似。將雷達(dá)數(shù)據(jù)沿測線重新投影，再根據(jù)強弱反射可以識別出層狀界面（圖1b），表明在嫦娥三號著陸區(qū)下面應(yīng)該存在多層愛拉托遜紀(jì)火山巖。

為了進(jìn)一步探究Em熔巖流的疊覆過程，本研究根據(jù)探測路徑上深度分布，對各分界面的空間位置進(jìn)行插值擴展（圖2a），估算出探測區(qū)域內(nèi)所有Em層的厚度分布圖（圖2b）。結(jié)果表明，它們厚度平均值約為8~12米，與雨海南部年輕Em單元熔巖流剖面厚度接近。這些厚度值也與某些天坑壁上保留的沉積物厚度相一致。由此推測位于雨海北部第一期愛拉托遜紀(jì)熔巖流可以進(jìn)一步細(xì)分為三期薄熔巖流。

從層厚分布圖（圖2b）可以看出，各層厚度變化具有一定方向性，主要呈北東-南西向。根據(jù)曲剖面空間變化趨勢，建立了帶有充填方向的年輕月海玄武巖三維演化模型（圖3a）。根據(jù)模型可知，這三期Em熔巖流均來自西南方向，由此推斷Em發(fā)源地，Eular撞擊坑中應(yīng)該存在多次火山作用，并間歇性地產(chǎn)生熔巖流。目前還需要更多地質(zhì)證據(jù)來約束這些年輕熔巖流的來源。

此外月海玄武巖填充方向也可能影響皺脊的發(fā)育,例如位于嫦娥三號著陸區(qū)的皺脊發(fā)育不明顯，但是在其南部和北部地區(qū)，由于是順著熔巖流的方向（圖3b中白色和黃色長箭頭），從而有助于形成相同走向的皺脊。

仰星戴月，久久為功?？茖W(xué)探索是一項嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)性工程，也是一個持續(xù)的“認(rèn)知——再認(rèn)知”的過程。目前，中國嫦娥三號和嫦娥四號分別在月球正面和背面開展科學(xué)探測工作，兩者遙相呼應(yīng)，為月球科學(xué)的發(fā)展持續(xù)作出新的貢獻(xiàn)。

來源：中國探月工程